Ứng dụng của gốm sứ Alumina
Gốm sứ được sử dụng làm vật liệu sinh học để lấp đầy các khiếm khuyết ở răng và xương, cố định xương ghép, gãy xương hoặc xương giả vào xương và thay thế các mô bị bệnh. Chúng được gọi là gốm sứ sinh học. Chúng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y tế vì các đặc tính tuyệt vời của chúng như độ bền cao, khả năng chống mài mòn, độ bền nén và uốn cao hơn và khả năng tương thích sinh học cao.
Khái niệm về gốm sứ alumina bao gồm một phạm vi rộng. Ngoài gốm sứ alumina nguyên chất, bất kỳ vật liệu gốm nào có hàm lượng alumina trên 45% đều có thể được gọi là gốm sứ alumina. Gốm sứ alumina có nhiều tinh thể đồng hình và dị hình, nhưng phổ biến nhất chỉ là α-Al2O3 và γ-Al2O3. Do cấu trúc tinh thể khác nhau, chúng có các tính chất khác nhau. Trong số đó, α-Al2O3, còn được gọi là corundum, là pha tinh thể chính của gốm sứ alumina, có độ bền cơ học cao, khả năng chịu nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn.
Ứng dụng gốm Alumina trong khớp nhân tạo
Gốm Alumina có độ tinh khiết cao có hệ số ma sát rất thấp, độ cứng cao và khả năng thấm ướt tốt, khiến chúng rất phù hợp để sử dụng làm bề mặt ma sát khớp. Chỉ có thể sử dụng Alumina có độ tinh khiết cao trong lĩnh vực y tế và các tạp chất có thể tạo thành pha ranh giới hạt thủy tinh (như silica, silicat kim loại và oxit kim loại kiềm) phải nhỏ hơn 0,1 wt%, vì sự phân hủy của các tạp chất như vậy sẽ dẫn đến các vị trí tập trung ứng suất, nơi các vết nứt sẽ xuất hiện. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng bằng cách lựa chọn các thông số thiêu kết thích hợp (nhiệt độ, thời gian, tốc độ gia nhiệt/làm nguội) và các chất phụ gia pha tạp (như magiê oxit, zirconi oxit và crom oxit), có thể kiểm soát được kích thước hạt và độ xốp của Alumina, đồng thời có thể cải thiện hiệu quả độ dai và độ bền gãy của Alumina.
Vật liệu composite được tạo thành từ Zirconi oxit và Alumina được gọi là Zirconi oxit cường lực Alumina (ZTA) hoặc Alumina cường lực Alumina (ATZ), cũng đóng vai trò quan trọng trong vật liệu khớp nhân tạo. Hai vật liệu composite này phụ thuộc vào hàm lượng các thành phần chính. Các vật liệu composite này kết hợp khả năng làm cứng của zirconium oxide với độ nhạy thấp của alumina đối với sự phân hủy trong chất lỏng sinh học ở nhiệt độ thấp. Theo yêu cầu thiết kế của vật liệu, ATZ có thể được sử dụng khi cần độ bền gãy cao, trong khi ZTA có thể được sử dụng khi cần độ cứng. Không có đủ dữ liệu lâm sàng để chứng minh rằng bề mặt chịu lực khớp ZTA có ưu điểm lớn hơn về khả năng chống mài mòn. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng ứng dụng của ZTA và alumina cường lực gốc zirconium oxide (ZPTA) trong phẫu thuật khớp lớn hơn nhiều so với ATZ.
Ứng dụng của gốm sứ alumina trong phục hình răng miệng
Gốm sứ alumina có độ truyền sáng và màu sắc giống với răng thật và hơi độc. Gốm sứ alumina có độ dẫn nhiệt thấp đáng kể, giúp giảm kích thích của thức ăn nóng và lạnh lên tủy. Gốm sứ zirconia có khả năng chống mài mòn, ăn mòn và nhiệt độ cao, màu sắc của chúng tương tự như răng thật. Chúng phù hợp để phục hình răng và có độ bền cao. Theo thành phần vật lý của vật liệu gốm alumina và các quy trình sản xuất khác nhau, gốm alumina được sử dụng trong lĩnh vực phục hồi toàn bộ bằng gốm có thể được chia thành các loại sau:
(1) Gốm alumina thấm thủy tinh
Thẩm thấu thủy tinh, tên đầy đủ là phương pháp thấm thủy tinh phủ bùn. Alumina, là vật liệu nền, có cấu trúc xốp và thủy tinh chứa chất tạo màu lanthanum-borosilicate thấm vào trong. Sau khi tạo hình, nó có cấu trúc vi mô trong đó các pha tinh thể alumina và pha tinh thể thủy tinh đan xen vào nhau.
(2) Gốm alumina toàn phần thiêu kết đặc có độ tinh khiết cao
Nó bao gồm alumina có độ tinh khiết 99,9%. Bột alumina được ép thành khối xanh (ép khô) dưới áp suất lớn rồi thiêu kết. Phương pháp tạo hình bằng áp suất tạo cho gốm alumina có mật độ cao và độ xốp thấp.
(3) Gốm sứ alumina cường lực zirconia thấm thủy tinh
Loại gốm này được hình thành bằng cách thêm 35% zirconia ổn định một phần vào bột gốm alumina thấm thủy tinh. Có thể quan sát thấy zirconia tứ giác phân bố đều bên trong vật liệu đã hình thành.
Với sự phát triển liên tục của khoa học và công nghệ, vật liệu gốm sinh học alumina đang được sử dụng ngày càng rộng rãi trong lĩnh vực y tế và nghiên cứu về chúng sẽ hướng tới các hướng y tế mới nổi có giá trị gia tăng cao hơn và nhiều triển vọng hơn.